Esposizione in vitro a breve termine del sangue umano alle frequenze della rete 5G: Il sesso e la frequenza influiscono anche sulla morfometria degli eritrociti?

Abstract

Contesto/Obiettivi: Questo studio ha valutato gli effetti della radiazione elettromagnetica a radiofrequenza 5G (RF-EMR) a diverse frequenze (700 MHz, 2500 MHz, 3500 MHz) sull'emocromo completo (CBC), sulla morfometria degli eritrociti e sull'attivazione piastrinica dopo l'esposizione in vitro a breve termine di sangue umano. Metodi: Campioni di sangue di 30 volontari sani (15 uomini e 15 donne, di età compresa tra 25 e 40 anni) sono stati raccolti a tre intervalli (a 14 giorni di distanza). Per ogni raccolta, sono state prelevate quattro provette di sangue per volontario, due sperimentali e due di controllo. I campioni sperimentali sono stati esposti a 5G RF-EMR per 2 ore a temperatura ambiente utilizzando una cella elettromagnetica trasversale a mezzo cono gigahertz. Il CBC è stato analizzato tramite un analizzatore ematologico, la morfometria degli eritrociti è stata analizzata utilizzando il programma SFORM e l'attivazione piastrinica è stata analizzata tramite citometria a flusso. Risultati:

L'attivazione CBC e piastrinica non ha mostrato differenze significative tra i campioni sperimentali e di controllo. Tuttavia, la morfometria degli eritrociti ha mostrato cambiamenti notevoli. A 700 MHz, le dimensioni degli eritrociti, il contorno e la rugosità della membrana sono aumentati significativamente per entrambi i sessi, con le cellule delle donne che mostravano una maggiore sensibilità. A 2500 MHz, le donne hanno mostrato un indice di contorno aumentato e una solidità e un fattore di forma ridotti. A 3500 MHz, le donne hanno mostrato un indice di contorno e un contorno aumentati ma una solidità, un allungamento e un fattore di forma ridotti. L'analisi dei cluster ha identificato due sottopopolazioni di eritrociti: cellule più piccole e rotonde con membrane lisce e cellule più grandi con membrane più ruvide. Conclusioni: Questi risultati indicano che l'esposizione a 5G RF-EMR altera significativamente la morfometria degli eritrociti. Gli effetti più forti sono stati osservati a 700 MHz, dove gli uomini hanno mostrato una maggiore rugosità della membrana e le donne hanno mostrato eritrociti più grandi e rotonde. Questi risultati suggeriscono che l'esposizione a breve termine in vitro a radiazioni elettromagnetiche 5G RF-EMR interrompe il citoscheletro, aumentando la permeabilità e la deformabilità della membrana.

1. Introduzione

L'uso diffuso delle radiazioni elettromagnetiche a radiofrequenza (RF-EMR), in particolare con l'introduzione delle reti 5G, ha sollevato preoccupazioni sui suoi potenziali effetti sulla salute umana e animale [1,2,3]. A causa della mancanza di studi a lungo termine, sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio questi potenziali effetti sulla salute [2,3,4]. Precedenti studi hanno suggerito che RF-EMR influenza la genotossicità, la proliferazione cellulare, l'espressione genica, la funzione della membrana cellulare e il sistema immunitario, ematopoietico e riproduttivo [4,5,6]. Tuttavia, i dati sugli effetti del 5G RF-EMR sulle cellule del sangue sono limitati, poiché il 5G utilizza frequenze e tecnologie diverse rispetto alle generazioni precedenti di reti mobili.

Le applicazioni RF-EMR sono in costante aumento, in particolare nelle telecomunicazioni e persino nelle strutture ospedaliere cliniche [7]. Le fonti di comunicazione mobile esercitano effetti biologici attraverso meccanismi RF-EMR non termici [8]. Gli operatori sanitari che maneggiano campioni di sangue, così come i pazienti che utilizzano dispositivi mobili, possono inoltre esporre campioni di sangue a RF-EMR, influenzando potenzialmente la qualità di questi campioni e influenzando i risultati diagnostici, come analisi complete dell'emocromo (CBC). Prodotti sanguigni come eritrociti e concentrati piastrinici potrebbero anche essere influenzati durante la produzione, lo stoccaggio e la manipolazione, riducendo potenzialmente la loro durata o funzionalità alterando la loro morfologia, che è significativa per la medicina trasfusionale [5,9].

RF-EMR è noto per danneggiare gli organelli cellulari, come membrane cellulari, mitocondri e DNA [10]. Dopo l'esposizione a RF-EMR, le membrane cellulari subiscono “shock, ” causando elettroporazione, durante la quale si formano acquaporine, interrompendo il bilancio ionico e alterando la forma cellulare [11,12]. RF-EMR innesca anche la necrosi cellulare, l'apoptosi o l'autofagia [10], altera la funzione del recettore della membrana [13,14] e porta a una sovrapproduzione di radicali liberi [4,15,16], che indebolisce le difese antiossidanti della cellula, promuovendo lo stress ossidativo [17].

Lo stress ossidativo causato da RF-EMR provoca il rilascio di specie di ossigeno reattivo in eccesso (ROS) dai mitocondri, danneggiando la membrana eritrocitaria e riducendo la deformabilità [12,18,19]. Ciò accelera l'invecchiamento e induce l'eriptosi precoce [20,21]. I cambiamenti nella forma cellulare dovuti alla perdita di deformabilità possono anche derivare da condizioni patologiche [22], accumulo di ROS o invecchiamento naturale [23]. La forma di eritrociti è influenzata dalle proprietà citoscheletriche e dai livelli di adenosina trifosfato (ATP), con un ATP inferiore che fa sì che le cellule si spostino da un disco a una forma di echinociti [24,25]. Ad esempio, gli eritrociti a forma di falce mostrano un elevato stress ossidativo e livelli di ATP ridotti [26,27].

La deformabilità degli eritrociti si riferisce alla loro capacità di cambiare forma in risposta alla forza applicata, consentendo loro di passare attraverso vasi sanguigni stretti e fornire ossigeno ai tessuti, cruciale per la generazione di ATP [13]. Fattori come l'ossido nitrico (NO) influenzano la deformabilità, che viene ridotta a livelli di NO più bassi e aumentata a livelli di NO più elevati [28,29,30]. L'estradiolo migliora anche la deformabilità degli eritrociti aumentando l'attività della dismutasi del superossido di CuZn e la produzione di NO, contribuendo a mantenere l'equilibrio ossidativo [30,31,32,33,34].

La morfometria, la forma più semplice di citometria dell'immagine, si riferisce alla misurazione delle caratteristiche cellulari nelle immagini bidimensionali [35]. L'analisi morfometrica è stata utilizzata per valutare gli effetti dell'RF-EMR sulla morfologia dello sperma di cinghiale dopo un'esposizione in vitro a breve termine [36].

La letteratura manca di dati sugli effetti del 5G RF-EMR a frequenze diverse su parametri CBC, morfometria eritrocitaria e attivazione piastrinica a seguito di esposizione in vivo o in vitro. Questo studio ipotizza che RF-EMR dalle reti 5G causi cambiamenti nei livelli CBC, morfometria eritrocitaria e attivazione piastrinica nel sangue umano dopo esposizione in vitro a breve termine, con effetti dipendenti dal genere. Pertanto, questo studio mira a valutare l'impatto della RF-EMR 5G a 700 MHz, 2500 MHz e 3500 MHz su livelli CBC, morfometria eritrocitaria e attivazione piastrinica a seguito dell'esposizione a breve termine in vitro del sangue da volontari maschi e femmine.

4. Discussione

In questo studio, è stato scoperto che 5G RF-EMR alle frequenze studiate (700 MHz, 2500 MHz e 3500 MHz) non ha influenzato i parametri CBC o l'attivazione piastrinica nel sangue umano a seguito di esposizione in vitro a breve termine (2 ore) ma ha avuto un impatto sulla morfometria degli eritrociti umani. Nella letteratura disponibile, non ci sono dati sull'effetto studiato di diverse frequenze, in particolare delle radiazioni elettromagnetiche 5G, sui parametri CBC, sulla morfometria eritrocitaria umana e sull'attivazione piastrinica a seguito dell'esposizione in vivo o in vitro di esseri umani o animali o del loro sangue. Gli unici dati disponibili su campioni di sangue umano esposti in vitro a RF-EMR dalla tecnologia 3G e 4G sui parametri ematologici provengono da studi condotti da Kumari et al. [37] e Christopher et al. [38]. Kumari et al. [37] ha riscontrato una significativa riduzione del numero di eritrociti, leucociti e piastrine a seguito dell'esposizione del sangue volontario in vitro a RF-EMR continuo generato da un telefono cellulare (EGSM a doppia banda a 900/1800 MHz) per una durata di 1 h . Christopher et al. [38] ha scoperto che l'esposizione di campioni di sangue umano per 1 ora alla RF-EMR continua generata da un telefono cellulare 4G che opera nella gamma di frequenze di trasmissione da 2,3 a 2,4 GHz ha portato a una significativa riduzione della conta piastrinica e ad un aumento della conta dei leucociti e concentrazione di emoglobina. I risultati di questo studio contraddicono quelli di Kumari et al. [37] e Christopher et al. [38] e la possibile ragione di ciò è l'uso di diverse procedure analitiche, vale a dire l'uso di diverse tecnologie / generazioni mobili, la durata e la frequenza a cui sono stati esposti i campioni di sangue.

In questo studio, 5G RF-EMR a 700 MHz, 2500 MHz e 3500 MHz non ha influenzato l'attivazione piastrinica nel sangue umano esposto in vitro. L'effetto di RF-EMR sulle piastrine umane è stato studiato da Lippi et al. [39], i cui risultati sono parzialmente coerenti con i risultati qui presentati. In particolare, gli autori hanno osservato una significativa riduzione dell'aggregazione / adesione piastrinica (attivazione piastrinica) e un aumento della dimensione piastrinica (aumento del valore MPV) a seguito dell'esposizione in vitro del sangue umano a RF-EMR da un telefono cellulare a una frequenza di 900 MHz (rete 3G) per 30 minuti. Tuttavia, il metodo per determinare l'attivazione piastrinica differiva; Lippi et al. [39] ha utilizzato un analizzatore di funzioni piastriniche (PFA-100), un metodo funzionale che utilizza sangue intero, mentre questo studio ha utilizzato campioni di plasma di citometria a flusso e ricchi di piastrine. La differenza tra questi due metodi e la matrice potrebbe aver influenzato i risultati, rendendoli meno comparabili. Inoltre, Lippi et al. [39] ha utilizzato lo stesso dispositivo di ematologia per rilevare la conta piastrinica e l'MPV utilizzato in questo studio. Non hanno osservato un cambiamento significativo nella conta piastrinica a seguito dell'esposizione RF-EMR di campioni di sangue umano, che è stata trovata anche in questo studio. Tuttavia, hanno riportato un aumento del valore dell'MPV, mentre in questo studio, l'unica modifica rilevata nell'MPV era un valore significativamente più basso nelle donne nel gruppo sperimentale esposto a 3500 MHz. È probabile che la differenza nei risultati ottenuti tra questo studio e Lippi et al. [39] è stato causato dall'uso di diverse tecnologie mobili e da una diversa frequenza di radiazione, che probabilmente ha un effetto più significativo sull'attivazione delle piastrine umane, portando di conseguenza al loro allargamento.

In questo studio, sono stati inclusi campioni di sangue di volontari sia maschi che femmine e l'effetto del 5G RF-EMR sulla morfometria eritrocitaria è stato ulteriormente studiato, tenendo conto del sesso. L'effetto del 5G RF-EMR sugli eritrociti umani di volontari sia maschi che femmine, esposti a breve termine in vitro, si è manifestato come ingrossamento significativo, aumento della rotondità e rugosità delle membrane degli eritrociti. L'unico studio disponibile che ha comportato l'esposizione in vitro a RF-EMR è stato condotto da Nguyen et al. [5], in cui gli eritrociti di coniglio sono stati esposti tre volte a una frequenza di 18 GHz per 1 minuto ciascuno. Il loro studio ha dimostrato che gli eritrociti di coniglio esposti a questo campo elettromagnetico hanno mostrato una maggiore permeabilità della membrana senza compromettere la vitalità cellulare. In particolare, la permeabilità della membrana è tornata al suo stato originale dopo circa 10 minuti, suggerendo un effetto reversibile. È importante notare che lo studio Nguyen et al. ’ S ha comportato durate di esposizione significativamente più brevi (tre esposizioni di 1 minuto ciascuna a 18 GHz) e protocolli diversi rispetto ai nostri. Inoltre, non si è concentrato sul 5G RF-EMR a frequenze variabili. Date queste differenze nei parametri di esposizione, non è possibile dedurre direttamente la reversibilità dei cambiamenti morfometrici eritrociti osservati nel nostro studio. In questo studio,sono stati osservati cambiamenti significativi nella morfometria degli eritrociti in caso di esposizione a breve termine a 5G RF-EMR; tuttavia, non è chiaro se questi cambiamenti siano transitori e reversibili. Per determinarlo definitivamente, sono necessarie ulteriori ricerche che incorporano lunghi periodi di osservazione post-esposizione e condizioni di esposizione variabili. Nguyen et al. [5] ha anche suggerito che le membrane eritrocitiche diventano permeabili a causa di interruzioni meccaniche causate dall'esposizione a RF-EMR. Sebbene quegli autori abbiano utilizzato una frequenza molto più elevata per l'esposizione agli eritrociti in vitro (18 GHz), applicata tre volte solo per un minuto, mentre in questo studio sono state utilizzate frequenze molto più basse (0,7 GHz, 2,5 GHz e 3,5 GHz), l'effetto osservato sugli eritrociti sembra essere simile, vale a dire un aumento della permeabilità della membrana e l'alterazione della forma a causa di interruzioni meccaniche. I disturbi meccanici indotti da RF-EMR possono aumentare la permeabilità della membrana cellulare [5]. Inoltre, Girasole et al. [40] ha affermato che uno dei meccanismi che portano all'allargamento e all'aumento della rotondità degli eritrociti è l'indebolimento della struttura citoscheletrica. I cambiamenti nella struttura del citoscheletro possono interrompere la membrana cellulare, rendendo le cellule più permeabili e sensibili alla deformazione della membrana. La trasformazione da una biconcava (termodinamicamente più favorevole) a una forma sferica [41], oltre ad essere una conseguenza dell'invecchiamento degli eritrociti, può anche derivare da cambiamenti conformazionali nelle proteine della membrana e dalla ridistribuzione dei fosfolipidi della membrana. Ciò porta alla separazione di uno strato fosfolipidico dall'altro, causando un cambio di forma [27,42,43,44] e la formazione di strutture convesse sulla superficie cellulare (ad es. sporgenze di echinociti / rugosità) [45]. In condizioni fisiologiche, i normali eritrociti umani hanno una forma a disco biconcavo ed è noto che vari agenti possono alterarne la forma. Ad esempio, un aumento dell'osmolalità del fluido extracellulare, un pH elevato, una riduzione dell'ATP, ecc., Porta a forme di membrana rugose o ruvide, note come echinociti, caratterizzate da una maggiore superficie convessa e dalla presenza di picchi “” o rugosità. Sulla base di tutto quanto sopra, sembra che RF-EMR negli eritrociti umani esposti in vitro porti a cambiamenti nella loro forma e membrana cellulare con un meccanismo simile, con l'eccessiva produzione di ROS che causa stress ossidativo [46].

In questo studio, l'effetto negativo del 5G RF-EMR sulla morfometria degli eritrociti umani nel sangue esposto in vitro dipendeva dalla frequenza delle radiazioni e dal sesso. L'effetto più dannoso sulla morfometria degli eritrociti umani è stato osservato in seguito all'esposizione alle radiazioni a una frequenza di 700 MHz. I risultati ottenuti possono essere interpretati alla luce del fatto che gli effetti dell'RF-EMR sui sistemi e sulle cellule corporee dipendono dalla frequenza, dall'intensità del campo e dalla durata dell'esposizione [47,48,49,50]. Questo studio ha scoperto che gli eritrociti delle donne erano più sensibili agli effetti in vitro dell'RF-EMR 5G. In particolare, l'esposizione a una frequenza di 700 MHz ha avuto un impatto più significativo sui valori morfometrici degli eritrociti delle donne rispetto a quelli degli uomini, mentre sono stati osservati effetti significativi dell'esposizione a 3500 MHz e 2500 MHz sulla morfometria delle donne eritrocite. Inoltre, gli eritrociti negli uomini hanno mostrato una rugosità più pronunciata, mentre gli eritrociti nelle donne hanno mostrato un maggiore ingrossamento e una maggiore rotondità, in particolare a seguito dell'esposizione a 5G RF-EMR a 700 MHz. Gli eritrociti delle donne hanno una maggiore deformabilità “” rispetto agli eritrociti degli uomini [30,31,32,34], che può spiegare i risultati ottenuti. In particolare, le membrane eritrocitiche negli uomini sono diventate più ruvide rispetto a quelle nelle donne, mentre nelle donne le membrane hanno mostrato un maggiore ingrossamento e rotondità, probabilmente a causa della maggiore elasticità delle membrane eritrocitiche delle donne. Negli eritrociti degli uomini, le membrane si sono irruvidite in modo più significativo, probabilmente a causa di cambiamenti conformazionali più pronunciati nelle proteine e cambiamenti nei lipidi della membrana cellulare.

I risultati ottenuti in questo studio, dimostrando che gli eritrociti delle donne sono più sensibili ai cambiamenti significativi dei parametri morfometrici a seguito dell'esposizione in vitro a breve termine a 5G RF-EMR, sono difficili da spiegare sulla base di fatti noti. È stato dimostrato che gli eritrociti degli uomini sperimentano un'emolisi accelerata durante lo stoccaggio a causa dello stress osmotico o ossidativo osservato dopo la trasfusione, rispetto agli eritrociti delle donne [51,52,53]. La differenza sessuale nell'emolisi eritrocitaria dopo trasfusione è correlata alle proprietà delle stesse membrane eritrocitarie e non è mediata da fattori nel plasma sanguigno o negli ormoni sessuali femminili. Il testosterone promuove le differenze sessuali, in particolare una maggiore sensibilità all'emolisi eritrocitaria, probabilmente attraverso un meccanismo che si verifica durante l'eritropoiesi che alla fine modula la fragilità e le proprietà reologiche degli eritrociti differenziati negli uomini e nei topi maschi [53]. I risultati di questo studio suggeriscono che gli eritrociti delle donne sono più sensibili agli effetti in vitro del 5G RF-EMR rispetto agli eritrociti degli uomini e possono essere interpretati alla luce del fatto che gli eritrociti delle donne presentano una maggiore deformabilità “” e rispondono più rapidamente allo stress esterno (esposizione RF-EMR), con conseguente cambiamento più pronunciato delle proprietà della membrana e un conseguente aumento delle loro dimensioni. Ciò non significa necessariamente che questo aumento delle dimensioni dell'eritrocita nelle donne, rispetto agli uomini, influisca negativamente sulla loro vitalità o funzionalità. Sebbene gli eritrociti esposti in vitro negli uomini abbiano mostrato cambiamenti meno significativi rispetto alle donne, considerando che sono più inclini a un'emolisi più rapida e hanno meno deformabilità rispetto agli eritrociti delle donne,esiste la possibilità che, nonostante i cambiamenti di forma meno significativi e la rugosità più pronunciata, in particolare a seguito dell'esposizione a 700 MHz, si emolisisno più velocemente degli eritrociti delle donne.

La presenza di ES nell'uomo, basata su parametri morfometrici e utilizzando gli stessi metodi statistici di Žura Žaja et al. [54] sulle pecore, è stato anche confermato in questo studio a seguito dell'esposizione in vitro del sangue a 5G RF-EMR a tutte le frequenze studiate. È stato osservato un aumento significativo della proporzione della sottopopolazione eritrocitaria con eritrociti più grandi e membrane ruvide rispetto alla proporzione della sottopopolazione eritrocitaria con eritrociti più piccoli e più rotondi con membrane più regolari e più lisce nel sangue umano esposto in vitro. L'effetto principale dell'invecchiamento dell'eritrocita è associato ad una proporzione aumentata di eritrociti più grandi con una membrana ruvida [27]. Sulla base di questo, possiamo presumere che l'esposizione in vitro del sangue umano a 5G RF-EMR acceleri l'invecchiamento degli eritrociti.

5. conclusioni

L'esposizione a 5G RF-EMR alle frequenze studiate non influisce sui valori CBC o sull'attivazione piastrinica nel sangue umano esposto in vitro, ma altera significativamente la morfometria eritrocitaria. L'esposizione in vitro a 5G RF-EMR ha portato ad un aumento delle dimensioni, della rotondità e della rugosità della membrana negli eritrociti di volontari sia maschi che femmine, con gli eritrociti delle donne più sensibili. L'effetto più pronunciato sulla morfometria degli eritrociti è stato osservato dopo l'esposizione a 700 MHz. Gli eritrociti maschili hanno mostrato una maggiore rugosità della membrana, mentre gli eritrociti delle donne hanno mostrato un aumento significativo delle dimensioni e della rotondità. Questi risultati suggeriscono che l'esposizione a 5 G RF-EMR in vitro a breve termine interrompe il citoscheletro, aumentando la permeabilità e la deformità della membrana. Ulteriori ricerche dovrebbero valutare l'impatto dell'esposizione a RF-EMR sulla vitalità, la funzione dell'eritrocita,e durata della vita e potenziali differenze legate al sesso. Lo studio della dinamica temporale delle risposte eritrocitiche è necessario per determinare la reversibilità dei cambiamenti morfologici. Un'analisi più approfondita dei meccanismi fisiologici e biofisici potrebbe migliorare ulteriormente la comprensione degli effetti delle radiazioni 5G sulle cellule del sangue.

Studio completo: 10.3390/biomedicines13020478

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